计算重构光谱分析仪研究进展

光谱测量广泛应用于科学研究及工业生产中，而传统光谱仪因体积庞大难以满足众多应用需求。近年来，快速发展的计算重构光谱分析仪因其具有紧凑小巧、高分辨率和大测量带宽等优势而成为研究热点。光波经过计算重构光谱分析仪后所产生的光斑图案与波长存在一一对应关系，因此采取合适的解调算法可以从生成的光斑图案中重构入射光谱信息。目前计算重构光谱仪已能实现am量级光谱分辨率以及数百nm的测量带宽。本综述介绍了目前各类型计算重构光谱分析仪的工作原理以及性能指标，探讨了不同类型计算重构光谱分析仪的优缺点，分析了进一步提升性能指标的方法，展示了一些基于计算重构光谱分析仪的应用，以及展望了其未来发展前景。     

Effect of Co substitution on the structural,dielectric and optical properties of KBiFe2O5

Cobalt (Co)-modified brownmillerite KBiFe2O5 (KBFO; [KBiFe2(1?x)Co2xO5 (x = 0, 0.05)]) polycrystalline is synthesized following the solid-state reaction route. Rietveld refinement of X-ray diffraction data confirmed the phase purity of KBFO and KBiFe1.9Co0.1O5 (KBFCO). The optical bandgap energy (Eg) of KBFO decreased from 1.59 to 1.51 eV because of Co substitution. The decrease in bandgap can be attributed to the tilting of the Fe–O tetrahedral structure of KBFCO. The observed room-temperature Raman peaks of KBFCO shifted by 3 cm?1 toward a lower wavenumber than that of KBFO. The shift in Raman active modes can be attributed to the change in the bond angles and bond lengths of the Fe–O tetrahedral structure and modification in response to oxygen deficiency in KBFO because of Co doping. Compared with that of KBFO, the frequency-dependent dielectric constant and dielectric loss of KBFCO decrease at room temperature, which is a con-sequence of the reduction in oxygen migration and modification in response to vibrational modes present in the sample.     

Dielectric relaxation and conduction mechanism in Aurivillius ceramic Bi5Ti3FeO15

For this study, we synthesized Aurivillius Bi5Ti3FeO15 ceramic using the generic solid-state reaction route and then performed room-temperature X-ray diffraction to confirm that the compound had a single phase with no impurities. The surface morphology of the prepared sample was observed to contain microstructural grains approximately 0.2–2 μm in size. The dielectric properties of the sample were determ-ined as a function of frequency in a range of approximately 100 Hz to 1 MHz at various temperatures (303 K ≤ T ≤ 773 K). Nyquist plots of the impedance data were found to exhibit a semi-circular arc in the high-temperature region, which is explained by the equivalent electrical circuit (R1C1)(R2QC2), where R1 and R2 represent the resistances associated with the grains and grain boundaries, respectively, C1 and C2 are the re-spective capacitances, and Q is the constant phase element (CPE), which accounts for non-Debye type of behavior. Our results indicate that both the resistance and capacitance of the grain boundaries are more prominent than those of the grains. The alternating current (ac) conductiv-ity data were analyzed based on the Jonscher universal power law, which indicated that the conduction process is dominated by the hopping mechanism. The calculated activation energies of the relaxation and conduction processes were very similar (0.32 to 0.53 eV), from which we conclude that the same type of charge carriers are involved in both processes.     

祁连山玉石沟橄榄岩中非生物成因甲烷‒石墨流体包裹体及其形成条件

研究北祁连造山带玉石沟橄榄岩中富甲烷流体包裹体。激光拉曼光谱原位分析结果显示, 这些流体包裹体主要由液态或气态 CH₄+C(石墨)组成, 次要成分为N₂, H₂O, C₂H₆和C₃H₈, 代表还原性的C-H流体形式。根据石墨的拉曼特征谱峰, 利用石墨化碳质拉曼光谱(RSCM)温度计计算石墨形成温度, 结果指示石墨在流体中沉淀的最低温度介于430~590°C之间, 表明CH₄+C是非生物成因的, 并形成于地幔环境。     

基于改进滤波器和图像多尺度变换的背景抑制算法

红外目标的探测背景具有复杂性和非平稳性,为提高后续检测性能,常常通过抑制背景来增强目标能量。针对传统背景抑制方法检测率低、虚警率高的问题,提出一种基于改进滤波器和图像多尺度变换的复杂背景抑制算法。首先,对红外图像进行改进的滤波处理获得预处理图像。其次,通过高斯金字塔多分辨技术,平滑图像背景。然后,采用Cubic插值算法提高图像的分辨率,得到背景估计图像。最后,将预处理图像和背景估计图像差分,获得背景抑制的结果。经验证,该算法实时性相对传统方法提高了19%,对于多种复杂的背景情况具有良好的适应性。同时，算法计算复杂度较低,有利于实现实时性工程应用。     

基于多域网络的红外目标跟踪算法

随着红外探测器性能的不断提升, 红外目标跟踪在智能安防等领域的应用越来越广泛。然而红外图像分辨率较低, 依赖其进行目标跟踪仍然是一个制约相关应用发展的难题。针对红外图像分辨率低的特点, 以多域网络为模型算法框架, 结合目标运动过程中的尺寸变化特点, 提出了一种基于多域网络的红外目标跟踪算法。为了评估算法性能, 分别在VOT-TIR2016数据库和AMCOM红外数据上进行了实验。实验结果表明, 目标尺度预测机制能够显著提高算法的跟踪精度。     

迁移学习在食用油光谱模型转移中的应用

由不同光谱仪器采集的光谱数据建立的模型在共享使用时,会出现模型失效问题,使得模型的利用率低,不利于光谱行业的发展需要。尝试采用迁移学习方法探究在食用油酸值和过氧化值2个指标上的模型转移。实验样本为大豆油、花生油、芝麻油和玉米油共50个食用油样本;实验仪器为VERTEX70傅里叶红外光谱仪和AntarisⅡ傅里叶近红外光谱仪(包含光纤探头和透射探头)。以不同的仪器组合设计了3组实验,采用偏最小二乘法建立近红外光谱定量分析模型,进行了模型转移研究。以第一组实验为例,经过迁移学习后建立的酸值和过氧化值模型的相关系数,由0.068419和-0.371980上升至0.730980和0.819040;校正均方根误差系数由0.358180和0.090110下降至0.192480和0.032720。实验表明,迁移学习可以有效地缓解模型失效问题,提高了模型的泛化能力。该研究可为光谱分析模型的广泛应用提供新的思路。     

不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子对对硝基苯酚的表面增强拉曼活性特性分析

通过种子生长法合成了不同形态的金纳米粒子,之后加入至氧化石墨烯水分散液中超声震荡得到不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子复合物。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱等表征手段,探究复合物的表面结构、结合能与电荷状态,通过对对硝基苯酚的检测以表征其拉曼活性,并分析造成不同增强效果的原因。结果表明,氧化石墨烯-金纳米粒子复合物表现出良好的表面增强拉曼活性,可以成功地检测到10^-5 mol/L的对硝基苯酚,且复合物的表面增强拉曼活性因金粒子的形状不同而有所差异。     

基于OODA的红外导弹作战效能灰色评估

现代空中作战战场环境复杂,电磁干扰交织,作战流程多变,红外导弹作战效能难以研究,针对这一情况,引入OODA环理论,将复杂的作战流程抽象为简单的模块,结合AHP构建作战效能指标体系,并计算指标权重.而针对传统灰色效能评估灰数范围过大问题,引入基于端点混合可能度函数的灰色聚类理论,构建了灰色聚类评估模型,缩小了计算过程中评估灰数范围,通过算例分析,验证模型的可行性和准确性.     

长波和甚长波及其双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的研究进展

本文报道了基于InAs/GaSb二类超晶格实现长波、甚长波及窄带长波/甚长波双色红外探测器的研究,生长的材料具有极高的材料质量.长波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为9.6μm,峰值响应为3.2 A/W,峰值量子效率为51.6%;甚长波红外探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为14.5μm,量子效率为14%,热噪声限制的探测率为4.3×109 cm Hz1/2 W-1.通过改变偏压极性实现双色探测的窄带型长波/甚长波InAs/GaSb二类超晶格红外探测器两端器件,偏压小于0 V时在长波区工作,偏压大于40 mV时,在甚长波区工作.具体来说,偏压为-0.1 V时,器件光响应50%截止波长为10μm;而偏压为40 mV时,器件光响应50%截止波长为16μm.对于长波光响应,δλ/λ为44%,对于甚长波响应,δλ/λ为46%.甚长波对长波的串音为9.9%,长波对甚长波的串音为11.8%.